Espécies de plantas de hidrocarbonetos em desertos e semi-desertos

Este artigo lança luz sobre os quatro tipos de espécies de plantas de hidrocarbonetos em desertos e semi-desertos. Os tipos são: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Algas e (4) Pedilanthus Macrocarpus.

Pesquisas de Plantas de Hidrocarbonetos :

Muitas espécies de plantas produzem hidrocarbonetos que podem ser usados ​​como combustíveis e produtos químicos, mas uma citação bem conhecida de Martin (1944) deve ser notada: muito mais plantas contêm borracha do que geralmente se percebe, mas poucas contêm o suficiente para fazer a extração valer a pena. A mais conhecida é a borracha natural da seringueira Hevea. Esses hidrocarbonetos são quimicamente mais reduzidos que os carboidratos, ou seja, contêm menos oxigênio por carbono e, portanto, podem ser usados ​​mais diretamente.

A borracha natural também pode ser produzida a partir do arbusto do deserto Parthenium argentatum (guayule) e grandes quantidades foram produzidas no passado no México.

Simultaneamente, há esforços para selecionar e estabelecer plantações experimentais de culturas que produzem hidrocarbonetos de menor peso molecular do que a borracha. A idéia é extrair líquidos dessas plantas que terão propriedades muito próximas às do petróleo. Diversos métodos de extração por solventes têm sido usados ​​para testar e remover 'hidrocarbonetos', 'resinas', 'polifenóis', biogrosso 'de plantas e partes de plantas.

O trabalho mais conhecido é o de Calvin na Califórnia, usando espécies de Euphorbia, com o objetivo de produzir o equivalente a cerca de 20 barris de óleo por hectare por ano em um ambiente semi-árido do tipo deserto. Além disso, foram identificadas árvores no Brasil (Cobafeira sp. E Croton sp.) Que produzem 'óleos' que podem ser usados ​​diretamente ou requerem algum processamento antes de serem usados ​​em motores.

Pesquisas sistemáticas de espécies de plantas com altos teores de hidrocarbonetos foram feitas esporadicamente no passado. Tais esforços têm sido para plantas produtoras de látex, já que o látex é uma emulsão leitosa de cerca de 30% de hidrocarbonetos, e o resto da água. A borracha natural é o produto de látex mais conhecido, mas muitas espécies de plantas, por exemplo, Euphoibiaceae, produzem hidrocarbonetos (“óleos”) em seu látex com pesos moleculares muito mais baixos do que a borracha.

Calvin foi progenitor e argumentou que as plantas produzem materiais semelhantes a hidrocarbonetos. Ele sugeriu que os membros da família Euphorbiaceae e gênero Euphorbia quase todas as espécies são uma planta produtora de látex. Estas espécies contêm hidrocarbonetos de peso molecular muito menor que a borracha de Hevea (membro de Euphorbiaceae, cresce em climas tropicais). Calvin mais tarde (1979) concluiu que este tipo de exploração dá origem a duas abordagens práticas para recursos renováveis.

Use o hidrocarboneto como ele vem da própria planta como um óleo cru, refine-o, remova os esteróis que ele contém, crave o resto dos compostos para etileno, propileno, etc. e então reconstrua outros produtos químicos desses produtos; esta abordagem pode ser desenvolvida imediatamente.

Aprenda como o peso molecular é controlado e manipule a planta para construir materiais com o peso molecular desejado, uma abordagem que será mais longa e mais complexa usando a planta como veículo de coleta e construção. No Arizona (Mc Laughlin & Hoffman 1982) e na Austrália (Stewart et al., 1982) extensas pesquisas de estudo foram feitas para plantas produtoras de “bio-crude” (o extrato combinado de ciclohexano e tratamento com etanol).

No Arizona, cento e noventa e cinco espécies de plantas nativas do sudoeste dos Estados Unidos e do noroeste do México foram pesquisadas quanto a possíveis estoques de material para a produção de biomassa em terras áridas. O Bio Cru é a fração química semelhante a hidrocarbonetos e hidrocarbonetos de plantas que podem ser extraídas por solventes orgânicos e melhoradas para abastecer os combustíveis líquidos em lotes de matérias-primas químicas. As plantas foram avaliadas utilizando um conjunto de modelos que fornecem estimativas dos custos de produção de petróleo e energia. As plantas que produzem látex ou exsudatos resinosos têm a maior porcentagem de extratos de alta energia.

Resumo da porcentagem extraível em 195 espécies de plantas do sudoeste (McLaughlin & Hoffmann 1982):

Os rendimentos do bio-óleo variam de 12 a 30 barris / ha / ano entre as plantas listadas. O bagaço após a extração por solventes teria várias opções, incluindo a combustão direta para produzir vapor e eletricidade, a fabricação de rações para animais ou emendas para o solo, ou ainda a conversão para outros produtos energéticos.

Nos EUA, estudos adicionais foram concentrados em Asclepias (milkweed). O estudo australiano é uma análise do potencial para a produção de combustíveis líquidos a partir de quatro cultivos contendo resina. As espécies de culturas candidatas para várias regiões da Austrália, suas estimativas, rendimentos e custos (Stewart et al. 1982).

Os dados estão resumidos na tabela abaixo:

Tipos:

Digite # 1. Parthenium Argentatum :

Guayule (Pathenium argentatum) é um membro da família Asteraceae e nativo das regiões semi-áridas do centro-norte do México e sul do Texas, onde está espalhado por um planalto de 338.000 km2 . Como muitas plantas da região árida, ela precisa de muita luz solar e baixas temperaturas noturnas. É, no entanto, uma planta árida que foi cultivada tanto quanto fora de seu habitat normal. Guayule é um arbusto endêmico do deserto de Chihuahuan.

As populações naturais de guayule foram exploradas pela primeira vez para a borracha há quase um século no México e, mais recentemente, os Estados Unidos e outros países iniciaram projetos de pesquisa para desenvolver o guayule como fonte comercial de borracha natural.

Uma planta de dois anos normalmente produz cerca de 10% de borracha por peso seco; algumas variedades rendem até 25% e, com estimulantes químicos, a produção de borracha pode ser aumentada nos estágios iniciais de crescimento para 30%. A borracha Guayule é encontrada não em um sistema lactífero especializado, mas no parênquima de caules e raízes como partículas de látex similares em tamanho àquelas obtidas da Hevea .

Por esta razão, não pode ser aproveitado, mas deve ser extraído dos tecidos e, como não contém antioxidante natural, degrada rapidamente em contato com o ar, de modo que a planta deve ser processada dentro de alguns dias após a colheita. Uma colheita de plantas inteiras e raízes após 3 anos deu um rendimento de 2270 kilo / ha.

Outros produtos importantes são os constituintes terpenóides presentes no caule e nas resinas foliares. Numerosos ésteres sesquiterpênicos e lactonas sesquiterpênicas do guayule foram identificados. Os derivados dos guayulyines (ésteres sesquiterpênicos) são fungicidas eficazes e, em alguns casos, inibem a alimentação de larvas em guayulin.

Se um país pode ou não estabelecer guayule como uma cultura economicamente viável, no entanto, depende de muitos fatores. Em primeiro lugar, os aumentos de preços do petróleo e, portanto, maior competitividade com as borrachas sintéticas. Guayule pode ser uma fonte produzida localmente de borrachas de poliisopreno. Parece provável que nas próximas décadas haverá mercados para toda a borracha natural que pode ser produzida, seja Hevea, guayule ou outras plantas.

Há um aumento contínuo no consumo mundial de borracha, e a borracha natural ainda é preferida em muitas aplicações. Além disso, a Hevea pode ser cultivada apenas em uma zona tropical limitada, o que a torna vulnerável a problemas políticos, econômicos ou biológicos. Em segundo lugar, a necessidade de estabilizar as margens dos desertos, de encontrar culturas adaptadas a ambientes desérticos e de gerar empregos e rendimentos para os habitantes do deserto, onde a agricultura convencional é arriscada ou impossível.

Digite # 2. Euphorbia:

Existem mais de 2000 espécies de Euphorbia, mas apenas duas foram 'desenvolvidas' na última década; provavelmente existem outras espécies que também devem ser examinadas de perto. Sabe-se que plantações de testes recentes foram feitas na Califórnia e no Arizona de Euphorbia lathyris, uma bienal com cerca de 1-2 m de altura levando anos para colher. E. lathyris é uma planta de clima mais temperado e não é tão bem adaptada a ambientes áridos como a E. tirucalli.

E. lathyris foi proposto por Calvin (1979) como uma cultura de hidrocarbonetos e açúcar, que pode produzir 25 toneladas / ha / ano de matéria seca, contendo aproximadamente 2 toneladas de óleo e 5 toneladas de açúcar com um valor energético total de 4 milhões de kcal . Os hidrocarbonetos de Euphorbia contêm uma alta proporção de compostos C ₁₅, tais como trímeros terpênicos com um peso molecular de aproximadamente 20.000, que podem ser produzidos para produzir produtos semelhantes aos obtidos da nafta, uma das principais matérias-primas que a indústria química deriva do petróleo. .

E. tirucallii é amplamente cultivada nas regiões áridas e semi-áridas da África para cercas vivas de gado e ao redor de casas. Após 18-24 meses, foram relatados rendimentos de crescimento de até 20 toneladas de matéria seca própria / ha / ano. O estabelecimento de plantações parece relativamente fácil e o novo crescimento após o primeiro corte parece possível.

Tipo # 3. Algas :

Foi demonstrado que o Botryococcus braunii produz 70% do seu extracto como um líquido de hidrocarboneto que se assemelha ao petróleo bruto. Isso levou ao trabalho de imobilização dessas algas em matrizes sólidas, como alginatos e poliuretano, e usando um sistema de fluxo para produzir hidrocarbonetos. Uma espécie da alga verde Dunaliella descoberta no Mar Morto produz glicerol, -caroteno e também proteína. Esta alga não tem uma parede celular e cresce nestas concentrações muito elevadas de sal, portanto, para compensar o alto sal externamente, produz glicerol internamente. A alga Phaeodactylum tricornutum mostrou ter 25% de lipídios e 50% de proteínas, enquanto a Neochloris oleoabundans contém 35-45% de lipídios oleosos. A alga azul-verde Spirulina contém 75% de proteína, tem bons rendimentos e cresce bem em pH elevado em climas quentes, como Chand (no norte da África) e México, onde é consumido há séculos.

Digite # 4. Pedilanthus Macrocarpus :

Pedilanthus é um pequeno gênero mexicano e circum-caribenho da tribo Euphorbieae (Euphorbiaceae). As plantas que compreendem este gênero são mais conhecidas como os spires de chinelo (assim chamados por sua curiosa inflorescência - o cyathium).

Espécies compreendendo este gênero variam de árvores decíduas tropicais a succentes do deserto. O macrocarpus de Pedilanthus é encontrado nas florestas áridas do espinho México litoral ocidental e no deserto de Sonoran de Baja California. O Pedilanthus macrocarpus da Baja California é rico em borracha natural e alcanos de alto peso molecular; ambos são compostos potencialmente úteis (Proksch et al. 1981; Sternburg & Rodriguez 1982).

A presença de cis-1, 4-poliisopreno (borracha) foi detectada e confirmada por espectroscopia de Hl-RMN. O espectro é consistente com aqueles obtidos de outras fontes de borracha, como Parthenium argentatum (guayule) e Hevea brasiliensis, embora o tamanho do polímero seja um pouco menor. Borracha purificada de P. macrocarpus pode constituir até 28 por cento do peso seco do látex.

Teor total de borracha e alcano em espécies de Pedilanthus (Sternburg):

O Desert estabeleceu que muitas espécies, como Parthenium argentatum e Pedilanthus macrocarpus, são capazes de produzir borracha em quantidades comparáveis àquelas produzidas por cultivos comerciais de hidrocarbonetos - Hevea .